способ размещения конструктивных элементов цифровых радиоэлектронных средств

Формула изобретения

Способ размещения конструктивных элементов цифровых радиоэлектронных средств, основанный на том, что модули в цифровом устройстве размещают последовательно, согласно критерия минимума самой длинной связи, с учетом показателя теплового режима, отличающийся тем, что перед размещением модулей в цифровых устройствах определяют спектр электромагнитного излучения, производимого модулями, рассчитывают частный показатель электромагнитного взаимодействия между модулями по формуле: ,

где A_ki, A_kj - частотные составляющие спектров для i-го и j-го модулей, определяют мощность теплового излучения модулей и рассчитывают частный показатель теплового режима F_2i, далее в установленной очередности для каждого из модулей определяют начальную позицию, причем для очередного размещения из множества неразмещенных модулей выбирают тот, при котором максимизируется функция:

,

где F_1i - частный показатель связи i-го модуля с другими модулями,

F_2i - показатель качества теплового режима,

F_3i - частный показатель электромагнитного взаимодействия между модулями,

R1, R2, R3 - весовые коэффициенты.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области конструирования аппаратуры, а в частности к алгоритмам последовательности размещения модулей в цифровых радиоэлектронных средствах.

При эксплуатации радиоэлектронных средств (РЭС) вследствие воздействия электромагнитных полей (ЭМП) возможно нарушение их работоспособности. Кроме того, сами РЭС и их составляющие могут являться источниками ЭМП, излучаемых во внешнее пространство, что может влиять на работу окружающего оборудования и составных частей приборов. Лучший способ решить проблему помехозащищенности, исключить с самого начала конструирования устройства причины, порождающие помехи.

Известен способ размещения конструктивных элементов цифровых радиоэлектронных средств (ЦРЭС), использующий перестановки, заключающийся в направленной оптимизации размещения модулей при выполнении критерия минимизации суммарной длины всех связей между элементами [1].

Недостатками данного способа являются:

во-первых, критерий минимизации суммарной длины всех соединений не всегда позволяет создать конструкцию, близкую к оптимальной, ибо он только косвенно учитывает связанность модулей между собой, в результате возможно решение, при котором связанные модули могут быть разнесены на большие расстояния, а пространство между ними может быть занято соединениями между другими модулями;

во-вторых, для реализации заложенного в данном способе алгоритма необходима первоначальная расстановка модулей, неудовлетворительное качество которой может значительно ухудшить окончательный результат размещения модулей в устройстве;

в-третьих, способ не позволяет минимизировать взаимное электромагнитное воздействие модулей внутри разрабатываемого устройства, что может привести к потере работоспособности устройства на высоких и сверхвысоких частотах.

Наиболее близким к предполагаемому техническому решению является способ последовательного размещения модулей, использующий следующие критерии оптимизации: минимум длины самой длинной связи, максимум числа связей между модулями, находящимися в соседних позициях [1]. Способ реализуют в два этапа. Сначала определяют оптимальные расстояния между любым i-м и j-м модулями с учетом необходимых ограничений. Далее для очередного размещения из множества неразмещенных модулей выбирают тот, при котором максимизируется функция

F=F_1i ^R1·F_2i ^R2, где F_1i, F_2i - соответственно частные показатели количества связей i-го модуля с другими модулями и качества теплового режима; R1, R2 - весовые коэффициенты [1].

Недостатком данного способа является то, что способ не позволяет минимизировать взаимное электромагнитное воздействие модулей внутри разрабатываемого устройства, что может привести к снижению помехозащищенности устройства на высоких и сверхвысоких частотах.

Технический результат предполагаемого изобретения - повышение помехозащищенности цифровых радиоэлектронных средств.

Технический результат достигается тем, что при конструировании электронных блоков цифровых радиоэлектронных средств измеряют и учитывают электромагнитное излучение, производимое конструктивными элементами (модулями) этих блоков, в виде частного показателя электромагнитного взаимодействия между модулями. В основу способа положен алгоритм последовательного размещения модулей, суть которого заключается в следующем.

В начале все модули упорядочивают по общему признаку. Для этого определяют оптимальные расстояния между любыми i-м и j-м модулями по критерию минимум длины самой длинной связи. Рассчитывают частный показатель качества связи (F_1i). Определяют спектр электромагнитного излучения, производимого модулями. Рассчитывают F_3i - частный показатель электромагнитного взаимодействия между модулями по формуле:

где A_ki, А_kj - частотные составляющие спектров для i-го и j-го модулей. Определяют мощность теплового излучения модулей и рассчитывают F_2i - частный показатель качества теплового режима.

Далее в установленной очередности для каждого из модулей определяют начальную позицию. Причем для очередного размещения из множества неразмещенных модулей выбирают тот, при котором максимизириуется функция:

F=F_1i ^R1·F_2i ^R2·F_3i ^R3,

где R1, R2, R3 - весовые коэффициенты.

Затем процесс повторяют до тех пор, пока не будет получено размещение всех модулей.

В результате такого размещения модулей в устройстве их электромагнитное взаимодействие уменьшится, что повысит помехозащищенность устройства от внутренних электромагнитных помех. Обусловлено это тем, что конструктивные элементы ЦРЭС размещаются с учетом их взаимного электромагнитного влияния.

Способ был проверен при размещении модулей демонстрационного электронного блока БД-1. Введение в целевую функцию частного показателя, характеризующего электромагнитное взаимодействие между модулями (F_3i ), позволило снизить уровень внутренних помех, наводимых от излучения проводников соседних модулей, в 1,3 раза.

Предложенный способ размещения конструктивных элементов цифровых радиоэлектронных средств позволяет минимизировать взаимное электромагнитное воздействие конструктивных элементов (модулей) внутри разрабатываемого устройства, что повышает помехозащищенность цифровых радиоэлектронных средств.

Источники информации

1. Преснухин Л.Н., Шахнов В.А. Конструирование электронных вычислительных машин и систем. - М.: Высш. шк., 1986, с.249, 251-258.